Implicació dels sistemes glutamatèrgic i GABAèrgic en la mort per excitotoxicitat en cultius de cèllules granulars de cerebel. Alteracions daquests sistemes pel contaminant orgànic persistent dieldrín.

Resumo

El glutamat i el GABA són, respectivament, el principal neurotransmissor excitador i inhibidor del sistema nerviós central. Un balanç incorrecte entre aquests dos sistemes de neurotransmissors pot conduir a estats patològics. Lexcés de glutamat extracellular produeix neurotoxicitat per un mecanisme dependent de lentrada de Ca2+ a través del receptor NMDA de glutamat. Aquest fenomen es coneix amb el nom dexcitotoxicitat. El paper del neurotransmissor GABA en el procés dexcitotoxicitat no és clar. Si bé alguns treballs descriuen que lincrement de la neurotransmissió GABAèrgica resulta protectora de lexcitotoxicitat, daltres descriuen el cas contrari. Lexposició aguda al plaguicida organoclorat dieldrín produeix, en humans i en animals dexperimentació, síndrome dhiperexcitabilitat, produint convulsions que poden arribar a causar la mort de lorganisme. Aquest efecte sexplica per lacció antagonista del dieldrín en el receptor GABAA. Aquest plaguicida ja no sutilitza en països desenvolupats. Tot i això, degut a lelevada persistència i bioacumulació del dieldrín, i a què encara sutilitza en països subdesenvolupats i que té una gran capacitat de viatjar llargues distàncies, a dia davui la població general de tot el món continua exposada a aquest plaguicida. Així, actualment, el dieldrín es considera un contaminant orgànic persistent (COP). Si bé es coneixen els efectes aguts de lexposició a dieldrín, no estan clars quins efectes adversos sobre el sistema nerviós central podria produir lexposició perllongada a baixes concentracions de dieldrín. En aquesta tesi es desenvolupa un model dexcitotoxicitat en cultius primaris de cèllules granulars de cerebel, basat en lalliberament de glutamat endogen. En aquest model sestudia la implicació del receptor GABAA i daltres canals de clorur en la mort excitotòxica. Es descriu que lentrada de clorur a través del receptor GABAA i de canals de clorur dependents dàcid niflúmic incrementa lexcitotoxicitat. A més, sestudien els efectes de concentracions subcitotòxiques de dieldrín sobre els sistemes GABAèrgic i glutamatèrgic en cultius de cèllules granulars de cerebel exposats durant períodes perllongats. Es descriu que el bloqueig parcial del receptor GABAA induït pel dieldrín, produeix una resposta compensatòria en els receptors NMDA de glutamat (disminució), de manera que quan sexposen els cultius a lestímul excitotòxic prèviament descrit, no es produeix excitotoxicitat. Els resultats obtinguts en aquesta tesi indiquen que el receptor GABAA és una diana preferencial de lacció neurotòxica del plaguicida organoclorat dieldrín. Com a treball annex, es discuteix la utilització dels cultius primaris reagregats de cervell com a model in vitro en estudis de neurotoxicitat. " SUMMARY: "Implication of glutamatergic and GABAergic systems in the mechanism of excitotoxicity in cerebellar granule cell culture. Alterations of these systems by the Persistent Organic Pollutant dieldrin". TEXT: Glutamate and GABA are, respectively, the main excitatory and inhibitory neurotransmitters in the central nervous system. An imbalance between these systems might produce a pathological state. An excess of extracellular glutamate produces neurotoxicity by a mechanism dependent on a Ca2+ influx through the NMDA receptor. This phenomenon is known as excitotoxicity. The role of the GABA neurotransmitter in the excitotoxicity process in not clear. While, some authors describe that an increment in the GABAergic neurotransmission results in neuroprotection from the excitotoxicity, other authors describe the other way round. The acute exposure to the organochlorine pesticide dieldrin produces an hiperexcitability syndrome. This effect is due to the GABAA antagonist action of dieldrin. This pesticide is not longer used in developed countries. Nevertheless, nowadays people all over the world are exposed to this pesticide due to the utilization in developing countries, the high capacity of dieldrin to travel long distances and the high persistence and bioaccumulation of this compound. Actually, we now refer to dieldrin as a Persistent Organic Pollutant (POP). Although the effects of the acute exposure to dieldrin are well documented, there is a lack of information about the effects of chronic exposure to lower concentrations of this contaminant. In this thesis an excitotoxicity model based in the release of the endogenous glutamate is developed in primary cultures of cerebellar granule cells. With this model we study the implication of the GABAA receptor and other chloride channels in the excitotoxic mechanism. It is described that the chloride influx through the GABAA receptor and through niflumic acid sensitive chloride channels increases excitotoxicity. The effects of subcitotoxic concentrations of dieldrin on GABAergic and glutamatergic systems in primary cultures of cerebellar granule cells exposed for long periods are also studied. We describe that the partial block of the GABAA receptor produced by dieldrin, produces a compensatory response in the NMDA receptors (decrease). The decrease of the functional NMDA receptors makes the cultures insensitive to the excitotoxicity induced by released glutamate. The results obtained in this thesis indicate that the GABAA receptor is an important target when considering the neurotoxic effects of dieldrin."